[發明專利]一種利用粉煤灰捕集煙氣中CO2

在審

• 申請號: 202110878584.2
• 申請日: 2021-08-02
• 公開（公告）號: CN113634114A
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 趙靜;劉堯祥;武廣龍;何海軍;曾鑫;馬洪洲;趙子東;徐通;賈傳凱;武繼龍;楊若溪
• 申請（專利權）人: 中煤科工清潔能源股份有限公司
• 主分類號: B01D53/80
• 分類號: B01D53/80;B01D53/62
• 代理公司: 北京紐樂康知識產權代理事務所(普通合伙) 11210
• 代理人: 劉艷艷

本發明公開了一種利用粉煤灰捕集煙氣中CO₂的方法，該方法包括以下步驟：S1將粉煤灰從灰庫中輸送至攪拌罐內并加水攪拌制漿，得到粉煤灰漿液A；S2將粉煤灰漿液A輸送至超細磨機進行研磨處理，得到粉煤灰漿液B；S3將粉煤灰漿液B、煙氣以及添加劑混合進行碳酸化反應；S4將反應后的混合漿液進行分離得到高濃度灰漿，分離產生的循環水送至制漿環節循環利用，反應后的煙氣送回煙囪。本發明的利用粉煤灰捕集煙氣中CO₂的方法在捕集煙氣中CO₂的同時，又可以將制得的高濃度灰漿用于煤礦采空區回填、水泥、路基等進行資源化利用，具有系統簡單、流程短、占地面積小、投資和運行成本低的特點，可實現以廢治廢，具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明涉及燃煤鍋爐粉煤灰綜合利用、二氧化碳減排技術領域，具體來說，涉及一種利用粉煤灰捕集煙氣中CO₂的方法。

背景技術

根據國際能源署的統計，2019年中國的碳排放總量是113億噸，能源領域碳排放是98億噸，占到了87%，是我國溫室氣體的主要排放源。一方面從能源消耗側進行減量控制、光伏、水力、風能等新能源替代；另一方面則是對CO₂進行捕集、利用與封存。

據統計，2018年我國粉煤灰的年排放量已經達到5.3億噸，有些粉煤灰的堿金屬（鈣、鈉、鉀等）含量較高，而且其反應活性高，非常適合用于捕集燃煤鍋爐煙氣中的CO₂，捕集過程中獲得的最終產品在回填礦井、路基等方面可以得到資源化利用。除此之外，工業生產過程中還有大量的電石渣、鋼渣、礦渣等固體廢棄物也富含堿金屬氧化物。

目前，我國的CO₂回收主要是通過化學吸收和變溫再生方法將煙氣中的CO₂分離，再通過壓縮、液化、精制等手段得到工業級或食品級CO₂產品。現有技術中的典型CO₂捕集技術如下：

CN209098535U公開了一種電廠煙氣中二氧化碳回收與利用系統，該系統包括如下過程：首先將煙氣從煙囪中引出，然后通過溶液吸收煙氣中的CO₂，再將富集CO₂后的溶液在再生塔中進行解析得到高濃度CO₂，將高濃度CO₂與氫氣進行混合反應得到以甲烷為主的合成氣，達到CO₂高附加值利用的目的。

CN105749728B公開了一種二氧化碳的捕集方法及裝置，該方法包括如下過程：利用化學吸收介質在吸收塔內從含有二氧化碳的氣體源中吸收二氧化碳氣體，生成富吸收液，凈化后脫碳凈化氣從吸收塔頂排出；吸收了二氧化碳的富吸收液與貧吸收液通過換熱器進行換熱解析出二氧化碳，并生成貧吸收液；解析出的二氧化碳及蒸汽混合物通入蒸汽再壓縮裝置壓縮成為高溫高壓蒸汽；經冷凝器換熱降溫后將二氧化碳與其他蒸汽分離。

CN104817102A公開了一種液相間接捕集礦化煙氣中CO₂的系統裝置及工藝，該工藝包括如下過程：使用濃度為2-8mol/l的氫氧化鈉或碳酸鈉溶液，按照固液比150-500g/l將粉煤灰在100-140℃下進行預脫硅處理，處理后的粉煤灰配成灰漿并分離得到清液和漿液，一部分清液送入與煙道氣相連接的CO₂吸收塔吸收煙氣中的CO₂，得到的富集CO₂清液繼續分離循環使用，脫碳煙氣返回至煙道外排；另一部分清液在壓力為0.5-3MPa，溫度為140-180℃條件下進行碳酸化反應生產高純度碳酸鹽，分離后的高純度碳酸鹽利用萃取裝置除渣。得到純度在99%的碳酸鹽，漿液進行碳酸化反應生產高碳酸含量的灰漿。

然而上述方法都存在工藝流程復雜，條件參數要求高，投資、運行成本高，反應時間長等問題；同時，也難以穩定高效地實現煤粉灰資源化利用。因此，開發更加優良的利用粉煤灰捕集CO₂的方法具有很好的環境效益，是本領域的研究重點。

發明內容